CN206963130U - 汽车led照明的分级模拟调光电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车LED照明的分级模拟调光电路，由MCU、DC/DC芯片、分压电路、开关单元电路组成，分压电路由2个电阻串联组成，开关单元电路由一电阻和一固态开关元件串联组成，其特征在于:MCU的口线与开关单元电路中固态开关元件的控制端连接，以控制固态开关元件的导通或关断，开关单元电路连接分压电路并连接DC/DC芯片的模拟调光输入脚。本实用新型可以实现分档调光功能，简单可靠，成本低，开关速度快，导通电阻小，体积小且坚固可靠。

Description

汽车LED照明的分级模拟调光电路

技术领域

本实用新型属于汽车照明领域，更具体地涉及一种汽车LED照明的分级模拟调光电路。

背景技术

汽车LED照明日渐普及，其基本由三部分构成：驱动电源、LED光源、光学部件。

驱动电源核心器件广泛采用了DC/DC芯片，此芯片结合外部其它器件按一定拓朴结构构成为驱动电源，将来自汽车的DC12V直流电源以恒流输出方式驱动LED光源发光，恒流电流的大小决定了LED光源发光的亮度，电流越大，LED光源发光亮度越高。LED光源的寿命和温度相关，电流越大，消耗功率也越高，LED光源发热越严重，LED光源寿命也越短。为保证LED光源的使用寿命，可定时监测LED灯具内部的温度，当LED灯具内部温度超过设定值时，应降低驱动电源的输出电流，以降低LED光源的发热，从而保证LED光源的使用寿命。为此，最简单的方式是设计一种输出电流可分档调节的驱动电源。如今，许多DC/DC芯片都提供了电流调节功能，也即调光功能，通过调节驱动电流的大小来改变LED光源的发光亮度和功率消耗。这就为设计上述分档调节输出电流的驱动电源提供了方便。

通常，DC/DC芯片提供了2种调光方式：PWM(脉冲宽度调制)调光和模拟调光。PWM调光方式如图1所示，DC/DC芯片、电感L、二极管D、MOS管S等基本器件以及其它外围器件(图中未画出)组成了驱动电源，本图拓朴结构为BOOST模式，也可为其它拓朴形式，本图只是示意，本文以下图示亦同。LED1、LED2、LEDN为多颗LED器件组成的光源，本图为串联模式，也可为其它连接方式，本图只是示意，本文以下图示亦同。图1中，在DC/DC芯片的PWM引脚上输入一定频率的脉冲方波，改变此脉冲的占空比D，驱动电源的输出电流会随占空比的变化而变化，从而实现调光的功能。采用此方式调光，需要输入一定频率的脉冲方波，且能改变占空比D，通常需要采用MCU(微控制器，俗称单片机)来实现。用MCU产生此脉冲方波，需要MCU内部有定时器资源，外部有精确和稳定的石英晶体，要编制相对复杂的程序，因此成本较高，占用电路板体积较大，也带来抗干扰能力和可靠性下降的问题。

模拟调光方式如图2所示，在DC/DC芯片的模拟调光引脚AT上输入一直流电压Vadj，改变此直流电压的大小，驱动电源的输出电流会随之改变，从而实现调光功能。

实现模拟调光最简单的方法是采用电位器来调节电压大小，如图3所示，固定电阻RF和电位器RW组成分压电路，此时DC/DC芯片模拟调光引脚AT输入电压Vadj＝VREF×RW/(RF+RW)，调节电位器RW的阻值，即可改变Vadj值，从而改变电源驱动器输出电流，改变LED光源的发光亮度和消耗功率。在汽车LED照明应用中，其内部环境温度变化范围宽广，又有剧烈震动，在此条件下，电位器阻值会有较大温漂和变化，因而此种方法不适宜在此场合下使用。

另一模拟调光方法用MCU来实现，如图4所示，MCU利用内部D/A变换单元，输出一直流电压，连接至DC/DC芯片的模拟调光引脚，改变D/A输出的电压，即可实现模拟调光的功能。用MCU实现此模拟调光功能，需要MCU内部具有D/A变换单元，以及外部或内部的参考电压基准，要编制相对复杂的程序，因此成本较高，占用电路板体积较大。

实用新型内容

1、本实用新型的目的。

本实用新型为了解决现有技术中调光电路结构复杂、不稳定的因素，而提出了一种汽车LED照明的分级模拟调光电路。

2、本实用新型所采用的技术方案。

汽车LED照明的分级模拟调光电路，由MCU、DC/DC芯片、分压电路、开关单元电路组成，分压电路由2个电阻串联组成，开关单元电路由一电阻和一固态开关元件串联组成，其特征在于:MCU的口线与开关单元电路中固态开关元件的控制端连接，以控制固态开关元件的导通或关断，开关单元电路连接分压电路并连接DC/DC芯片的模拟调光输入脚。

更进一步具体实施方式中，所述的开关单元电路为1个，MCU的口线P1低电平状态，固态开关元件S1处于关断状态，得到第一档电流；温度超过阈值，MCU将P1口线置为高电平；固态开关元件S1导通，电阻R3通过S1接地。

更进一步具体实施方式中，开关单元电路为2个，MCU的口线分别与开关单元电路中固态开关元件的控制端连接；所述的温度仍超过阈值，MCU将P1口线置为高电平；固态开关元件S1和S1导通。

更进一步具体实施方式中，所述的开关电路单元的固态开关元件为MOS管、三极管、逻辑开关电路芯片。

更进一步具体实施方式中，固态开关元件采用MOS管。

3、本实用新型的有益效果。

本实用新型可以实现分档调光功能，简单可靠，成本低，开关速度快，导通电阻小，体积小且坚固可靠。

附图说明

图1是PWM(脉冲宽度调制)调光示意图。

图2是模拟调光示意图。

图3是电位器来调节电压大小示意图。

图4是MCU模拟调光示意图。

图5是调光电路为2档模拟调光电路示意图。

图6是调光电路为3档模拟调光电路示意图。

图7是固态开关元件采用MOS管示意图。

图8是本实用新型逻辑结构图。

具体实施方式

实施例

为实现以上所述分档调光功能，本实用新颖专利提出了一种新的分档调光电路，简单可靠，成本低廉。其实现方法如下图5所示。

图5调光电路为2档模拟调光电路，用一片最精简、廉价的MCU来实现，例如MICROCHIP公司的PIC10系列，仅有8个引脚。电阻R1、R2组成分压电路，其分压点与DC/DC芯片的模拟调光输入引脚电压连接。此引脚电压设为Vadj，其电压值决定驱动电源输出电流值I，Vadj越大，I越大。电阻R3、固态开关元件S1组成开关电路单元，由MCU的口线P1控制。

正常情况下，MCU的口线P1处于低电平状态，固态开关元件S1处于关断状态。此时，由电阻R1、R2分压得到的电压为V0，Vadj＝V0＝VB×R2/(R1+R2)，V0决定了此时驱动电源输出的电流，对应为第一档电流I0，此时输出电流I＝I0。

图5中，在第一档电流I0的恒流驱动下，LED光源发光。随着LED灯的持续发光，灯体内部温度升高。由于灯体外部环境温度过高或灯体内部散热条件差等因素，造成灯体内部温度可能超过设定温度阈值Tmax。MCU检测到此状况后，为避免LED光源减短寿命或烧毁，即将P1口线置为高电平。此时，固态开关元件S1导通，电阻R3通过S1接地。因S1为开关状态，其压降很小，因此R3可看作与R2并联，若其并联等效电阻为Rp，则Rp＝R2×R3/(R2+R3)。此时模拟调光输入电压值Vadj＝VREF×Rp/(R1+Rp)，驱动电源对应的输出电流I＝I1，为第二档电流。因Rp值小于R2和R3，故I1<I0，驱动LED光源的电流减小，消耗功率下降，温度将逐步下降。

若电流降至第二档I1后，灯体内稳定温度仍超Tmax，可再接入一级开关电路单元，见下图6。

图6中，此时MCU的P2端口也置为高电平，模拟调光输入电压值Vadj进一步降低，驱动电源输出电流接着降低，LED光源消耗功率下降，温度将进一步下降。

类似的，若灯体内温度仍超Tmax，可继续接入上述开关电路单元，直至温度满足要求。

上述开关电路单元的固态开关元件，可有多种选择，例如MOS管、三极管、逻辑开关电路芯片等，作为优选方案，MOS管为最佳。采用MOS管的2档模拟调光电路实施例见下图7。图7中，采用MOS管作为固态开关元件，优点是驱动功率小，开关速度快，导通电阻小，体积小且坚固可靠，是用作固态开关元件的理想器件。

Claims (5)

1.一种汽车LED照明的分级模拟调光电路，由MCU、DC/DC芯片、分压电路、开关单元电路组成，分压电路由2个电阻串联组成，开关单元电路由一电阻和一固态开关元件串联组成，其特征在于:MCU的口线与开关单元电路中固态开关元件的控制端连接，以控制固态开关元件的导通或关断，开关单元电路连接分压电路并连接DC/DC芯片的模拟调光输入脚。

2.根据权利要求1所述的汽车LED照明的分级模拟调光电路，其特征在于：所述的开关单元电路为1个，MCU的口线P1低电平状态，固态开关元件S1处于关断状态，得到第一档电流；温度超过阈值，MCU将P1口线置为高电平；固态开关元件S1导通，电阻R3通过S1接地。

3.根据权利要求2所述的汽车LED照明的分级模拟调光电路，其特征在于：开关单元电路为2个，MCU的口线分别与开关单元电路中固态开关元件的控制端连接；所述的温度仍超过阈值，MCU将P1口线置为高电平；固态开关元件S1和S1导通。

4.根据权利要求2所述的汽车LED照明的分级模拟调光电路，其特征在于：所述的开关电路单元的固态开关元件为MOS管、三极管、逻辑开关电路芯片。

5.根据权利要求4所述的汽车LED照明的分级模拟调光电路，其特征在于：所述的固态开关元件采用MOS管。